CN103531865B - 一种家用镁空气电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家用镁空气电池系统，包括镁空气电池组、电解液再生罐和电解液循环泵，所述的镁空气电池组底部设有一锥形漏斗，镁空气电池组的每块阳极板的底部分别设有开口与锥形漏斗连通；锥形漏斗通过管道与电解液再生罐的上部连通，所述的电解液再生罐的中部设有过滤板，电解液再生罐的底部通过电解液循环泵与镁空气电池组连通。本发明设有电解液再生罐，使得电解液能够再生利用，同时产生的氢氧化物也可以方便的回收，减少电池使用过程中废物的排放、降低电池的使用成本，同时，电解液的更换采用泵输送，大大方便了电池的维护。

Description

一种家用镁空气电池系统
技术领域
本发明涉及一种金属空气电池系统，特别是涉及一种家用镁空气电池系统。
背景技术
近年来，随着社会的发展，能源危机和环境污染的成为社会发展的主要矛盾之一。这使得发展环境友好的新型能源成为一个非常急切的课题。金属空气燃料电池以金属（Li、Mg、Al、Zn、Fe等）为阳极活性物质，以空气中的氧气为阴极活性物质，是近年来广受关注的一种的电池。它具有大容量、低成本、无毒无污染、高比能量和高比功率等优点，被称为“面向21世纪的绿色能源”。
镁空气电池，作为金属空气电池的一员，具有较高的开路电压，同时镁金属具有较大的电化学当量（2.2Ah/g），仅次于锂和铝，但是其密度仅1.74g/cm3，比铝氢，因此，镁空气燃料电池具有高的比能量。目前，镁空气燃料电池的能量密已达到800wh/kg，相当于汽车用铅酸电池的30倍。正是由于这些优势，在可移动电子设备、自主式潜航器、海洋水下仪器以及备用电源上有非常大的潜力。
在边远地区、山区、高原、草原、海岛等供电不方便的地区，家庭用电十分不方便。若采用柴油机发电，其噪声特别大，同时还带来大量的气体排放；若采用近年来发展起来的太阳能、风能等新能源，又大大依赖于自然条件，产生的电能不够稳定。寻找一种环境友好而又供电稳定的供电系统对于解决集中供电不方便地区的供电问题非常有必要。
作为一个理想的解决方案，镁空气燃料电池可以提供清洁友好又稳定的电能供应。在金属空气电池的使用过程中，金属作为燃料被消耗，同时消耗大气中的氧气，产生金属氢氧化物，这一过程没有污染气体的排放，也不产生嘈杂的噪声，而且镁空气电池的使用维护也相当方便。但是，普通的金属空气电池产生的金属氢氧化物随着电解液的更换未经收集就直接被排放掉了，这样浪费了大量的金属，如果对这些金属氢氧化物进行分离、收集、并回收至金属燃料棒/板生产单位，既可以实现零排放，又能降低金属燃料棒的成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种噪音小、成本低、电能稳定、无毒无污染的家用镁空气电池系统。
本发明采用的技术方案是：包括镁空气电池组、电解液再生罐和电解液循环泵，所述的镁空气电池组底部设有一锥形漏斗，镁空气电池组的每块阳极板的底部分别设有开口与锥形漏斗连通；所述的锥形漏斗通过管道与电解液再生罐的上部连通，所述的电解液再生罐的中部设有过滤板，电解液再生罐的底部通过电解液循环泵与镁空气电池组连通。
上述的家用镁空气电池系统中，所述的锥形漏斗与电解液再生罐的上部连通的管道上设有阀门。
上述的家用镁空气电池系统中，所述的电解液再生罐上还设有电解质盐补充口。
上述的家用镁空气电池系统中，所述的镁空气燃料电池组包括10～12块镁合金阳极和20～24块空气阴极，每块镁合金阳极分别与两块空气阴极串联，镁合金阳极置于两块空气阴极之间。
上述的家用镁空气电池系统中，所述的镁合金阳极与相邻的空气阴极之间的距离不小于2mm，相邻两块空气阴极之间的距离为4-6mm。
上述的家用镁空气电池系统中，空气阴极由防水层、集流体层和催化层组成，防水层面向空气空腔，催化层面向镁合金阳极，集流体层位于防水层和催化层之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明的镁空气燃料电池组包括10～12块镁合金阳极和20～24块空气阴极，大幅提高供电电压的同时，能够提供较大的供电功率、能够基本满足家庭正常照明和小功率用电器使用的需要；
2）本发明的镁空气燃料电池组放电过程中产生的氢氧化物沉淀能够暂存在电极底部中，避免在金属电极和空气电极中富集而导致电池内部短路，影响对外供电。
3）本发明设有电解液再生罐，使得电解液能够再生利用，同时产生的氢氧化物也可以方便的回收，减少电池使用过程中废物的排放、降低电池的使用成本，同时，电解液的更换采用泵输送，大大方便了电池的维护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括镁空气电池组1、电解液再生罐8和电解液循环泵11，所述的镁空气电池组1的底部设有一锥形漏斗5，镁空气电池组1的每块镁合金阳极板4的底部分别设有开口15与锥形漏斗5连通；所述的锥形漏斗5通过管道7与电解液再生罐8的上部连通，管道7上设有阀门6。所述的电解液再生罐8的中部设有过滤板10，电解液再生罐8的底部通过电解液循环泵11与镁空气电池组1连通，电解液再生罐上还设有电解质盐补充口9。所述的镁空气燃料电池组1包括12块镁合金阳极4和24块空气阴极3，每块镁合金阳极4分别与两块空气阴极3串联，镁合金阳极4置于两块空气阴极3之间。所述的镁合金阳极4与相邻的空气阴极3之间的距离不小于2mm，以便于氢氧化物沉淀的顺利沉降；相邻的两块空气阴极3之间的距离为5mm左右，之间形成空腔，便于电极与氧气接触。
所述的空气阴极3由防水层、集流体层和催化层组成，防水层面向空气空腔，主要由聚四氟乙烯制成，防止电解液的外漏；催化层面向金属阳极，包含氧气还原催化剂、导电炭黑、粘接剂等；集流体层位于防水层和催化层之间，将电流传输至电池的负极极耳。空气阴极3粘在镁空气电池组1外壳向内的突起上面，边缘由塑料板夹紧密封。相邻的空气阴极3之间形成的空腔在电池底部通过空气导管14连通，可以通过鼓气强化气体内部流动提高电池的供电性能。空气从空气进口2通入镁空气电池组1内部，沿空气导管14均匀分散到每一个单体电池中，镁空气电池组1通过正极极耳12和负极极耳13对外供电。
所述的镁合金阳极4底部的开口15可闭合，当电池工作时，开口15闭合，镁合金阳极4与相邻的空气电极形成一个单体电池。镁合金阳极4距离底部开口约5mm，电池放电产生的氢氧化物沉淀从镁合金阳极4表面脱落后，直接沉降到电极腔体底部暂存，当更换电解液时将镁合金阳极4底部开口15打开，电解液携带氢氧化物沉淀流入锥形漏斗5，并流往电解液再生罐8，废旧电解液排入电解液再生罐8后，经过过滤板10的过滤后进入电解液再生罐8的下部，通过补充电解质盐得以再生，沉淀物经干燥后回收。

Claims (5)

1.一种家用镁空气电池系统，其特征是：包括镁空气电池组、电解液再生罐和电解液循环泵，所述的镁空气电池组底部设有一锥形漏斗，镁空气电池组的每块阳极板的底部分别设有开口与锥形漏斗连通；所述的锥形漏斗通过管道与电解液再生罐的上部连通，所述的电解液再生罐的中部设有过滤板，电解液再生罐的底部通过电解液循环泵与镁空气电池组连通，所述的电解液再生罐上还设有电解质盐补充口。
2.如权利要求1所述的家用镁空气电池系统，其特征是：所述的锥形漏斗与电解液再生罐的上部连通的管道上设有阀门。
3.如权利要求1或2所述的家用镁空气电池系统，其特征是：所述的镁空气燃料电池组包括10～12块镁合金阳极和20～24块空气阴极，每块镁合金阳极分别与两块空气阴极串联，镁合金阳极置于两块空气阴极之间。
4.如权利要求3所述的家用镁空气电池系统，其特征是：所述的镁合金阳极与相邻的空气阴极之间的距离不小于2mm，相邻两块空气阴极之间的距离为4-6mm。
5.如权利要求4所述的家用镁空气电池系统，其特征是：空气阴极由防水层、集流体层和催化层组成，防水层面向空气空腔，催化层面向镁合金阳极，集流体层位于防水层和催化层之间。
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